家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素：烘焙度、研磨度和水

其实手冲三要素，对所有冲泡器具都是有意义的，但我并没有提前讲，主要是觉得浸泡萃取非常简单，只要掌握好几个简单的条件关系，互相平衡即可做出稳定、好喝的咖啡。

但是到了滴滤类型的冲泡，三要素就更重要一些，因为加入了人为操作的因素，导致变量增多，而其更关键的还是看人如何配合三要素。所以在滴滤开讲前，把三要素彻底讲明白。

这是一个冲煮最基本的理论体系，你可以不 Care 它，但它确实存在，如果你不会调整，可以根据这篇文章去重新尝试，看是否可以得到一个你理想中的结果。

烘焙及烘焙度

如果去细说烘焙这件事，那可以单独成书的一个学科。这里我只从用户的角度去讲一下，烘焙及烘焙度之中需要理解的相关知识。

这从选购咖啡豆，到拿到任意品牌的咖啡豆都可以基于此进行判断，帮助我们在冲煮时尽可能选择「对」的方案。

咖啡烘焙

所谓咖啡烘焙（Coffee Roasting）是指通过对生豆的加热，促使咖啡豆内外部发生一系列物理和化学反应，并在此过程中生成咖啡的酸，苦，甘等多种味道，形成醇度和色调，将生豆转化为深褐色原豆的过程。

咖啡生豆在烘焙时，体积会膨胀 1～2 倍，重量会减轻 12%～25%（视烘焙度而定，越深失重越多），并释放大量二氧化碳，平均每烘焙 1 千克生豆，会释放 12 千克二氧化碳。更重要的是咖啡所含的糖类、油脂类和有机酸，在烘焙前后互有消长。

在咖啡烘焙前后，主要化学成分及重量变化如下图：

从上表可以看出，咖啡烘焙其实绝大部分都是化学性质的变化，而这其中最重要的就是由蔗糖参与的焦糖化反应，以及氨基酸与糖的梅纳反应，另外有机酸、胡芦巴碱、磷酸、咖啡因和脂类在烘焙中扮演的增香提味角色。

焦糖化反应：咖啡豆的碳水化合物或糖分，在 170℃～205℃ 进行焦糖化（很巧合正好是烘焙进程的一爆阶段）——蔗糖脱水后，释放水汽与二氧化碳，蔗糖颜色由无色结晶转变为褐色，并产生芳香物质二乙酰（奶油的主要成分之一）进而具有奶油糖的香味。此外，焦糖化还衍生出上百种重要芳香物质，包括呋喃类（具有焦糖香味）的 HMF（5- 羟甲基糠醛）以及麦芽醇（俗称糖味香料）。呋喃化合物是构成咖啡香味最重要成分，其中的 HMF 也是蜂蜜、果汁和香烟的芳香成分。焦糖约占咖啡熟豆重量的 17%，味道苦中带甘，是咖啡重要的滋味。

咖啡的焦糖化过度或不足都不对。炉温太低或失温，造成焦糖化不完整，使咖啡喝来呆板乏香没深度；焦糖化过度则成碳化，大幅增加燥苦味，得不偿失。

梅纳反应：梅纳反应并非单一的化学反应，而是氨基酸与葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等还原糖，在持续加热过程中，相互进行的一连串复杂的降解与聚合作用。生成的芳香物与化合物，又在持续加热与水分变化下，再度降解、聚合，产生更多芳香化合物，并使颜色更深。梅纳反应是调味工业中最常用的「造香与提味」反应，因为各种蛋白质里不同形态的氨基酸与糖分作用，即可创造出不同的滋味。

酸质：科学家目前已从生豆和熟豆中分离出 100 多种酸性化合物，其中对咖啡风味影响最大的有机酸包括绿原酸、奎宁酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸。咖啡豆的有机酸在烘焙前后的增减情况，以下表数据来呈现：

这些酸各自赋予咖啡不同的风味特性：

• 柠檬酸：更具柑橘类的酸质，试着与柠檬、柳橙与橘子的酸连结。
• 苹果酸： 与青苹果是相同类型的酸，试着将咖啡与果汁感和清爽酸甜的青苹果联想。
• 酒石酸：类似于葡萄般的酸，也会大量出现在香蕉中的酸。
• 醋酸：换句话说就是如醋般刺激且让人不愉悦的酸。
• 绿原酸：通常会在烘焙过程中分解成奎宁酸与咖啡酸，奎宁酸尝起无法让人愉悦.

酸会随着烘焙程度的加深，逐渐分解，这也是深烘咖啡豆普遍比较苦的原因。

烘焙度

咖啡通过烘焙，会从黄绿色逐渐加深，变为黄褐色甚至深棕色，这就是不同烘焙度带来的颜色变化，一般将咖啡烘焙度分为几个阶段，不同阶段对应不同的颜色，如下图：

在烘焙中，也会出现一些烘焙技术上的瑕疵。如果脱水时间不够，咖啡会呈现青草、泥土的风味。如果排烟不畅，会导致咖啡豆会有烟熏感，入口以后会出现嗓子干涩等情况。

烘焙度鉴定标准

早些时候，一直是用上文中的那张烘焙表的烘焙程度来区分，但只有一个名字，比如城市烘焙、深城市烘焙、法式烘焙等。虽然定义了一个名词，但是并没有一个标准的东西来界定这个烘焙度就是城市烘焙。

鉴于此，美国精品咖啡协会与美国食品科技先锋艾格壮公司（Agtron Inc.），于 1996 年制定了一套放诸四海而皆准的烘焙度数据，试图统一咖啡烘焙深浅度的标准。

这套烘焙度分析仪是以近红外线照射烘焙好的咖啡豆表或咖啡粉。

原理很简单：烘焙度越深，焦糖化（或碳化）就越深，豆表越黑则反射的光线就越弱，所测得数据就越低；反之，烘焙度越浅则表示碳化越低，豆表越不黑，反射的光线就越强，测得的数值就越高。换句话说，艾格壮数值（Agtron Number）与烘焙度成反比；数值越高代表烘焙度越浅，数值越低表示烘焙度越深。

根据 Agtron 值，也就将咖啡烘焙度的范围进行了划分，上图就是整个烘焙度对应的 Agtron 值。我们在购买咖啡时，也可以根据这个数值确定咖啡烘焙度。

通过烘焙度，可以知道酸、苦的偏向，可以给你选购咖啡提供必要的指导。

烘焙瑕疵

生豆瑕疵，在特大批量烘焙时，很难全部被挑出，因此在烘焙完成后，还要进行一次筛选，这个步骤称之为「熟瑕」筛选。

一般熟瑕常见的有两种：

未熟豆

未熟豆另一个名字是烘焙后的咖啡熟豆中的 Quaker（奎克豆），原因是咖啡生豆没有完全成熟，导致糖分也吸收不充分所以在烘焙过程中的焦糖化（上色）不充分，导致最终的颜色比正常的豆子要浅很多。

这就是比较典型的未熟豆，你可以在买到的咖啡豆子中注意寻找一下，把它挑出来。

贝壳豆

在生豆筛选中，贝壳豆是应该被选出来的。但有时候贝壳豆在生豆状态下看着挺正常，但是烘熟了以后就显露原形了。因此会把它再选出来。

贝壳豆有两部分，外部的是通常说的「贝壳」形，内部的一部分或者是锥形或者是柱形。大部分贝壳豆在烘焙后都会分离成两部分，而且外边质地较轻的那部分「贝壳」更容易被烤焦。

如果数量不多（1 - 2 颗）你可以无视。如果太多了，还是挑出来比较好。这种豆子在烘焙时容易被烤焦，带有烧焦的味道。

研磨度

研磨度对于咖啡冲煮者来说，是除了豆子以外最重要的一步。因为豆子烘成什么样你控制不了，但是研磨你可以控制，因此理解研磨还是很重要的。这里我们主要讲解精品咖啡制作时涉及到的研磨度，意式咖啡的研磨度，不在此讨论范围。

一般来说，我们研磨其实是为了在最短的时间内，将咖啡中可溶性物质萃取出来。研磨的颗粒度越细，越容易萃取出咖啡里的物质，反之越难萃取。

其实研磨度是需要配合萃取器具决定的，如果非要具象化，那么可以通过下图了解大体的研磨度划分，仅供参考：

Coarse（粗）：这个粗度的咖啡粉，适合长时间浸泡萃取。比如冷萃咖啡

Medium Coarse（中粗）：适合 Chemex、法压壶。这个细度与粗沙类似。

Medium（中等粗细）：适合美式滴滤壶、虹吸壶。这个细度与海盐类似。

Medium Fine（中细）：适合手冲、虹吸壶。这个细度与沙子类似。

Fine（细）：适合摩卡壶、意式咖啡机。这个细度与食盐粒差不多。

Extra Fine（极细）：适合土耳其咖啡，这个细度更像粉末或面粉。

这是一个对咖啡研磨度大体的一个区分。也不是说略粗或略细不能用来手冲。如果选择粗一些的粉进行手冲，那就要拉长注水时间，让水有足够的时间穿过粉粒，确保萃取足够，不会出现萃取不足的情况。

如果选择略细的研磨，就可以加快注水速度，缩短水流穿过粉粒的时间，确保不会出现过度萃取的情况。冲煮过程中，在时间相同的情况下，较细的研磨度可以萃取出更多的咖啡物质，所以咖啡味道会更浓；而较粗的咖啡研磨程度则只能萃取有限的咖啡物质，味道容易寡淡。

但是对于「标准」的手冲咖啡来说，一般研磨度被描述为「细砂糖粒~粗砂糖粒」之间，根据具体情况进行调节即可。如果把上一章内容中对磨豆机粒径分布的概念放在这里数据化，那么手冲的研磨度范围在 400 - 800μm 之间。这是大部分单品磨豆机咖啡粉分布最集中的一个范围。

冲煮用水

冲煮用水，其实很多人没有过多关注，大部分的精力都投入到了设备、研磨度、冲泡手法当中了。但是当你做的都大差不差的时候，还觉得喝起来不是味儿的时候，你就可以回过头来考虑一下水质的问题了。

水的一些概念

我们应该都听说过「软水」、「硬水」。这里的「软」、「硬」描述的是水的「硬度」。硬度有不同的种类如：总硬度、碳酸盐硬度及其它硬度。

硬度盐类一般包括 Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn2+、Sr2+、Te3+、Al3+ 等容易形成难溶盐类的金属阳离子，在一般天然水中，主要是 Ca²⁺、Mg²⁺，其它离子含量较少。因此，一般常以水中的 Ca²⁺、Mg²⁺ 总量作为硬度的定义。

具体地讲，Ca²⁺、Mg²⁺ 总量称为总硬度，根据假想化合物的原理，考虑到水中阴离子的组成，又可把硬度区分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

如果水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的，这种硬度叫暂时硬度，因为这种硬度在煮沸时很容易成为沉淀析出。如：

Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O。

Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O。

这些析出的沉淀物，也就是我们常说的水垢。总硬度和碱度的值越低，形成的水垢就越少。

如果水的硬度是钙和镁的硫酸盐、氯化物等所引起的，称为非碳酸盐硬度。这种硬度用一般的煮沸方法不能从水中析出，故也称为永久硬度。

通常以 Ca²⁺、Mg²⁺ 含量计算，单位有两种，一种用毫克当量/升(meq/L)表示，一种用度表示。即 1 升水中相当 10mg Ca 为 1 度：

• 0 - 4度为很软水
• 4 - 8 度为软水
• 8 - 16 度为中度硬水
• 16 - 30 度为硬水

水在咖啡中的作用

水是一种溶剂，可以将咖啡粉中的物质萃取出来。而主要参与反应的就是 钙、镁，有研究说钠离子也参与反应了，但并不多，可以忽略不计那种。

适量的镁及钙有助于萃取咖啡中的风味，碳酸氢盐则调节水的 pH 值。钙离子可以带出咖啡中圆润厚重的奶油感风味，镁离子则带出果香风味的柠檬酸和苹果酸；不同的矿物质离子影响咖啡的萃取能力，进而造成咖啡风味的改变。

碳酸盐是咖啡冲煮水很重要的一部分，主要负责缓冲酸的刺激。这意味着保持 pH 值稳定的能力，因为咖啡整体呈弱酸性。由于碳酸盐的缓冲能力，咖啡的酸度会根据碳酸盐的硬度而改变。

如果水中有高碱度，味道中正向的酸（即柠檬酸、果酸、酸酸等）会被中和掉一部分。酸度本身仍然存在，只是我们在味道中找不到它，只有土腥味和沉闷、平淡的味道。

在碱度低的情况下，咖啡的味道更偏向发酵的酸味与醋的味道。所以碱度不宜过低。

如果觉得抽象，可以根据下边的公式总结一下逻辑：

碱度：酸缓冲能力 = 水中和酸的能力 = 碳酸氢盐的数量

碳酸盐硬度 = 可沉淀的钙 / 镁的最大数量 = 可形成的水垢的最大数量

这个值可以通过比较总硬度和碱度来发现。两者中哪一个更低，就可以得出碳酸盐硬度的数值。

永久硬度，也称为非碳酸盐硬度：与镁和钙配对的硝酸盐和硫酸盐。永久硬度会导致软白垩或泥泞的沉积物。例如，硫酸盐和钙会形成石膏。

其他溶解离子： 除了形成水硬度的镁、钙和碳酸盐之外，还有其他溶解离子也会影响水的味道。例如，钠、钾、硝酸盐和氯化物。这些其他溶解离子含量过高会导致腐蚀的风险。

SCA 的冲煮水质标准

任何事物一旦深究起来就可以变得很复杂。基于此，为了方便大家入门，精品咖啡协会（SCA）经过他们自己的实践探索，提出了一个相对官方的推荐冲煮水质标准：

TDS，溶解性总固体

TDS 的全称是 Total Dissolved Solids，测量单位为毫克/升（mg/L），它表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS 值越高，表示水中含有的溶解物越多。 总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份，一般情况下，电导率越高，盐份越高，TDS 越高。

TDS 的局限是只能看到总数，但无法看到水中钙、镁、钠、钾等离子的各自的 ppm 值，也就无法知道对应的含量。

上图应该能说明白，TDS 的含义，所以我们更应该关注的是相同 TDS 下，不同金属阳离子的含量，从而寻找到最适合冲煮的水的离子含量。

pH值

我们都知道，水溶液 pH=7 呈中性，pH<7 显酸性，pH>7 显碱性。

酸性水：会使萃取率降低，如果水的 PH 值小至它们的 pKa（酸度系数）时会出现完全不溶解的情况。

碱性水：会把咖啡中酸性物质拉扯出来，增加咖啡的酸味。

家庭冲煮用什么水

虽然说了这么多关于水的科学，但是作为家庭冲煮用水也不必那么苛求。家庭用水只要满足以下几点就可以完全满足日常需求了：

不用蒸馏水、纯净水：蒸馏水就不说了，应该没什么人在家喝这东西吧？纯净水是通过反渗透、离子交换、蒸馏等工艺制备出来的、去除了绝大多数杂质的水。因此矿物质含量非常低，可以说微乎其微。用这种水，无法充分的与咖啡中的物质发生反应，甚至是加快萃取的速度，导致萃取过度。

不直接使用自来水：各地的自来水、井水应该都无法达成推荐的 TDS 值。北京城区自来水的 TDS 在 250ppm，北京四环外农村的供水，TDS 在 350 - 450ppm。烧开后，也会有比较多的沉淀，有些氯化物经过高温也无法挥发，单独喝这种未过滤的开水，也能喝到一股生水味，而且 TDS 整体上无法降低太多，所以不推荐。

使用 RO 膜过滤的净化水：家庭直接建议使用过滤后的水，我家净水器净化后，TDS 在 30ppm，但我家这个水就「太干净」了，冲咖啡的时候口感上的东西有些欠缺，不够饱满。

使用矿泉水：可以直接使用矿泉水，矿泉水有它相应的矿物质含量，我们可以看看瓶身上具体的说明，下图是某品牌的数据：

矿泉水的产品特点是水源地不同，最后到手的 TDS 也不同，这个品牌的饮水机的大桶装水，TDS 稳定在 45 - 70之间。是比较经济、稳定的冲煮水，家用完全足够。

下面这是市售矿泉水的一些数据，仅供参考，如果感兴趣，可以买回来都试试看。

自己调制

其实很多人已经不满足于使用矿泉水了，因为物质成分不稳定，会造成萃取上的不稳定，而且自由度不高。因此近几年各大咖啡比赛，基本都是选手自己配置的水。

既然是有需求的，自然有人为我们市场化。AQUACODE 咖啡冲煮专用水，就是一款专业竞赛及级别的冲煮专用浓缩水包。

目前很多专业选手打比赛、生豆赛的杯测都使用这种水包调水。它 1 盒 12 包，每包可以根据说明卡片，兑出你需要的 TDS 水，它详细说明了这个水包里各个元素的含量，与水勾兑后的总 TDS 方便大家自行配置。

这种水包，需要纯水进行勾兑，这时候上文说到的不能用的纯净水就派上了用场。一般国内使用的最多的是怡宝，有的用娃哈哈，而且都会按照 6 - 7L 这个勾兑比例进行调整。

感兴趣的朋友们可以自己在家试试，兑一桶怡宝可以用很久。

最后

冲煮是最后的手段，但是前置条件要保证是「正确」我们在正确的路上开车，才不会走错。因此烘焙度、研磨度、水这3个关系到冲煮的绝大部分结果，冲煮手法、器具加持也只是对它的锦上添花。

下一期开始进入手冲教学阶段，大概是以 V60 为基础，介绍一些基本的冲泡方式以及冲煮的调整策略，敬请期待。

前文回顾

• 家用咖啡手册 01 | 咖啡种类这么多，到底有什么不同？
• 家用咖啡手册 02 | 怎样选择合适自己的意式咖啡机
• 家用咖啡手册 03 | 不止大小家电，还有这些「手动挡」意式咖啡机
• 家用咖啡手册 04 | 精品咖啡是从什么器具里流出来的？
• 家用咖啡手册 05 | 如何选择一台合适、好用的磨豆机？
• 家用咖啡手册 06 | 不想速溶想省事？那你得试试浸泡式萃取